溶剂选择:溶剂的相容性和事故案例,有图有文献

文摘   科学   2024-10-04 08:02   河北  
工业生产最怕,反应放热和放气,反应放热的危险本质上是放气危险。
反应失控,放热失控,可能导致体系温度超过溶剂沸点,溶剂气化,或者热量导致物料分解。
ICHQ3C的溶剂更关注健康安全,不关注溶剂的易燃,分解等安全问题。
今天小编和大家简单聊一下常用溶剂的相容性和事故案例。

甲醇(文献1)
Oril Industrie公司研究人员,打开一个装有0.5L氯化氢甲醇溶液的1L瓶子(四个月前制备),听见了嘶嘶声,注意到了小泡,用吸管取样时,突然溶液大量喷洒出来。
  • 调查原因:氯化氢甲醇溶液在贮存过程,产生了氯甲烷气体,长时间贮存,体系是过饱和状态,吸管的突然接触,导致过饱和气体溶液喷洒
  • 0-5度保存,氯甲烷产生的慢
  • 乙醇氯化氢溶液不易产生氯乙烷
  • 有水的时候,不易产生氯甲烷

二氯甲烷(文献2)
研究人员的手指,被用过二氯甲烷的针头扎了一下,几滴二氯甲烷进入手指,初期研究人员没有在意,下图是三个不同时间段的手指图片。
  • 安全意识不能停留在嘴边,一定要落实
  • 安全无小事

乙腈(文献3)
乙腈在强碱条件水解,例如氢氧化钠条件,先产生乙酰胺,继续水解产生氨气和乙酸钠,容易失控,放出大量氨气,引发事故。
  • 这个发生的概率低,但也要评估

丙酮(文献4)
辉瑞案例,丙酮和三氯氧磷不相容,储液罐爆炸。
  • 丙酮和双氧水等氧化剂下,可产生爆炸能力比TNT还强的过氧丙酮

甲基叔丁基醚(文献5)
氯化亚砜在甲基叔丁基醚中,进行羟基的氯代,会发生爆炸。
  • 氯化亚砜羟基氯代产生气体二氧化硫,气体氯化氢
  • 氯化氢会导致甲基叔丁醚分解,产生气体异丁烯和气体氯甲烷

DMF(文献6)
  • 高温回流状态,会很慢的分解产生二甲胺和一氧化碳,安全风险低。
  • 酸性或碱性环境下,高温会加速DMF分解,产生气体,安全隐患高。
  • DMF/钠氢反应体系,钠氢不仅仅是碱角色,还是供氢体,容易失控自加热,产生一氧化碳和氢气。钠氢在DMA,DMF,DMSO中均会发生爆炸(文献7)
  • DMF和氧化剂体系,氧化剂在哪种溶剂中都不是理想的。
    m-CPBA的DMF溶液发生了爆炸(文献8)
  • DMF硼氢化钠体系,可发生反应失控,甚至爆炸,产生气体三甲胺(文献6)
    DMAc硼氢化钠体系相对会好,也就好那么一点
NBS相容性问题(文献9)
  • 甲苯,酰胺类,THF,和NBS相容性不好,容易发生自催化反应,放热失控
  • 二氯甲烷,乙酸乙酯和乙腈,和NBS相容性好一点
  • 实际工作中,酰胺类溶剂NBS溴代效果更好,诱导期短,分批加料,减少热量聚集,做好安全评估


氯化亚砜的相容性(文献10)
  • 氯化亚砜和THF也会发生类似甲基叔丁醚的反应
  • 百时美施贵宝案例,氯化亚砜,乙酸乙酯在有单质锌的作用下会爆炸,事故来源,氯化亚砜和乙酸乙酯的碳钢储液桶,因暴露了锌涂层,发生了爆炸。

过氧化物安全(文献11)
  • 不需要浓缩就能产生过氧化物的溶剂
    异丙醚,乙酸乙酯(长期存放可能产生过氧乙酸)
  • 浓缩易产生过氧化物的溶剂
    异丙醇,2-丁醇,四氢呋喃,乙二醇二甲醚,甲基异丁基酮等
  • 四氢呋喃中一般添加稳定剂,3,5-二叔丁基-4-羟基甲苯(BHT),有时候会干扰分析HPLC检验,有时候会变成二聚体。
  • 2-甲基四氢呋喃比四氢呋喃更容易产生过氧化物

小结
1:有机合成,不鼓励无知者无畏
2:实验前,评估原料,试剂和溶剂是否相容,是否反应,所有设计和实验人员都要重视。
3:不能预见的安全性的小试反应,实验过程,仔细观察反应现象,记录反应过程,为放大积累数据,工艺开发不是投完物料就完事了。


参考文献

1:dx.doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00034

2:ACS Cent. Sci. 2020, 6, 83−86

3:Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 1501−1508

4:Organic Process Research & Development 2000, 4, 585−586

5: Organic Process Research & Development 2002, 6, 938−942

6:DOI: 10.1021/acs.oprd.0c00330

9:dx.doi.org/10.1021/op400360k

7:Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 2210−2217

8:Organic Process Research & Development 2004, 8, 1076−1078

9:dx.doi.org/10.1021/op400360k

10:Chem. Eng. News. 1992,70(22), 2

11:Practical Process Research and Development 第二版 130-136

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